總體為一個金屬外殼包圍的腔室結(jié)構(gòu)。吸熱器25腔室內(nèi)壁敷設光熱轉(zhuǎn)化涂層，腔室內(nèi)充滿工質(zhì)，經(jīng)由承光頭8射入吸熱器25腔室的光束相互疊加并照射在腔室內(nèi)工質(zhì)和腔室壁面上，光能轉(zhuǎn)化成高溫熱能，工質(zhì)被加熱。由于吸熱器外壁不接受聚集的太陽光照射，故可以敷設保溫材料，減少吸熱器的散熱損失。
[0039]吸熱器25的一種結(jié)構(gòu)形式如圖2所示，設有吸熱器外殼2和吸熱器內(nèi)殼6兩層結(jié)構(gòu)，在吸熱器內(nèi)殼6外壁面有吸熱涂層7，是吸收匯聚太陽光線產(chǎn)生高溫熱能的主要區(qū)域，在吸熱器外殼2的內(nèi)壁面有反光層3，用以減少吸熱器外殼2壁面對光能的吸收轉(zhuǎn)化，降低壁溫，在吸熱器外殼2的外壁面敷設保溫層I，用以減少吸熱器對外散熱損失。吸熱器外殼2內(nèi)壁與吸熱器內(nèi)殼6外壁之間形成外腔室10，吸熱器內(nèi)殼6中為內(nèi)腔室11。
[0040]吸熱器外殼2上安裝有承光頭8，將導光纜從集光器傳輸而來的匯集太陽光束引導至吸熱器外腔室10，并照射在吸熱器內(nèi)殼6的外壁面，實現(xiàn)光熱轉(zhuǎn)化。吸熱器外殼2和吸熱器內(nèi)殼6之間有導流管，用以引導工質(zhì)流入和流出腔室，具體地，吸熱器內(nèi)殼6的底端通過入口導流管13向下伸出吸熱器外殼2外，作為冷工質(zhì)入口 9，吸熱器內(nèi)殼6的頂端通過出口導流管5向上伸出至吸熱器外殼2外，作為熱工質(zhì)出口 4。
[0041]根據(jù)工質(zhì)性質(zhì)不同，決定兩個導流管上開孔或不開孔，使被加熱工質(zhì)從吸熱器內(nèi)腔室11和外腔室10或只從內(nèi)腔室11流過，實現(xiàn)金屬壁面的冷卻并加熱工質(zhì)。
[0042]吸熱器25的工作原理為:
[0043]吸熱器25布置在太陽能聚光系統(tǒng)中心的地面上，外部的導光纜23將多個聚光器聚集的太陽光束傳輸過來，承光頭8按一定規(guī)律安裝在吸熱器外殼2上，導光纜與吸熱器外殼2上的承光頭8相連，承光頭8將光束傳導至外腔室10空間并最終照射在吸熱器內(nèi)殼6的外壁面上。吸熱器內(nèi)殼6外壁面上有吸熱涂層7用以增強壁面吸收太陽光的能力。吸熱器外殼2內(nèi)壁面有反光層3，反光層3將吸熱器內(nèi)殼6外壁面反射和輻射的光線再反射回吸熱器內(nèi)殼6外壁面，以增加吸熱器內(nèi)殼6外壁面的光熱利用效率并減少其輻射損失。
[0044]根據(jù)被加熱工質(zhì)的性質(zhì)不同而決定在入口導流管13和出口導流管5穿過外腔室10的管段開不開孔。
[0045]當被加熱工質(zhì)為透光性較差的介質(zhì)(一般指不透明介質(zhì))時，入口導流管13和出口導流管5上不開孔，被加熱工質(zhì)與外腔室10隔離。被加熱工質(zhì)從冷工質(zhì)入口 9進入內(nèi)腔室11并被加熱，然后經(jīng)熱工質(zhì)出口4流出，吸熱器內(nèi)殼6內(nèi)壁安裝的肋板和導流板12目的是增加金屬壁面與工質(zhì)的換熱面積并對工質(zhì)產(chǎn)生擾流，可以增強被加熱工質(zhì)和吸熱器內(nèi)殼6之間的換熱。
[0046]當被加熱工質(zhì)為透光性較強的介質(zhì)(一般指透明介質(zhì)，例如水和導熱油等)時，入口導流管13和出口導流管5上開孔。被加熱工質(zhì)除了從內(nèi)腔室11流過吸收熱量之外，還有一部分工質(zhì)經(jīng)由入口導流管13上的孔進入外腔室10，從吸熱器內(nèi)殼6外壁面吸熱，并且這部分工質(zhì)本身被光束照射，直接吸收一部分太陽光能，因此，外腔室10流過的工質(zhì)被吸熱器內(nèi)殼6的外壁面和太陽光照射同時加熱。內(nèi)腔室11和外腔室10的工質(zhì)最終在出口導流管5混合并流出吸熱器。吸熱器外殼2外壁面敷設保溫層I，用來降低吸熱器對外散熱損失。
[0047]所有的弧面聚光鏡21進行同樣的工作過程，因此，吸熱器25內(nèi)部匯集了密度很高的太陽光線，如果進一步增加弧面聚光鏡21的數(shù)量和面積，則可以進一步提高吸熱器25內(nèi)的聚光度。吸熱器25內(nèi)部聚集的太陽光照射在工質(zhì)和吸熱器25內(nèi)壁面上而形成高溫，并通過流動工質(zhì)進行冷卻，工質(zhì)本身被加熱然后從吸熱器流出。至此，完成太陽能集熱系統(tǒng)將光能轉(zhuǎn)化成工質(zhì)的熱能的工作過程。
[0048]本發(fā)明采用導光纜將弧面聚光鏡聚集的太陽光傳輸至吸熱器，取代傳統(tǒng)的通過調(diào)節(jié)平面反射鏡角度直接反射太陽光至布置于中心高塔上的吸熱器的聚光方式，降低了余弦效應，提高了系統(tǒng)的聚光度和靈活性，并且改變吸熱器形式，將傳統(tǒng)吸熱器外表面受光改為內(nèi)部腔室受光，極大減少了吸熱器散熱損失。
【主權項】
1.一種采用導光纜傳輸聚集光束的太陽能集熱系統(tǒng)，其特征在于，包括: 吸熱器(25); 設置在吸熱器(25)上的若干承光頭(8); 由多個相互獨立的弧面聚光鏡(21)組成的弧面聚光鏡陣列； 設置在每個弧面聚光鏡(21)焦點位置的導光頭(22); 以及連接導光頭(22)和承光頭(8)將傳輸光線匯集在吸熱器(25)腔室內(nèi)的若干導光纜(23)。2.根據(jù)權利要求1所述采用導光纜傳輸聚集光束的太陽能集熱系統(tǒng)，其特征在于，所述每個承光頭(8)對應一個或者多個導光頭(22)，每個導光頭(22)只對應一個承光頭(8)。3.根據(jù)權利要求1所述采用導光纜傳輸聚集光束的太陽能集熱系統(tǒng)，其特征在于，所述每個弧面聚光鏡(21)有一個焦點，并有自動逐日系統(tǒng)，控制弧面聚光鏡(21)對準太陽方向，使弧面聚光鏡(21)投影截面始終與太陽光線垂直，最大程度接收太陽光線并將光線匯集于焦點。4.根據(jù)權利要求1所述采用導光纜傳輸聚集光束的太陽能集熱系統(tǒng)，其特征在于，所述導光纜(23)利用全反射原理，光線在導光纜(23)介質(zhì)內(nèi)經(jīng)過不斷全反射向前傳播，導光頭(22)作為導光纜(23)的光線入口。5.根據(jù)權利要求1所述采用導光纜傳輸聚集光束的太陽能集熱系統(tǒng)，其特征在于，所有的導光纜(23)末端均連接在承光頭(8)上，承光頭(8)接收沿導光纜(23)傳輸而來的光束并將之引入吸熱器(25)的腔室內(nèi)部，入射光斑在吸熱器(25)內(nèi)部疊加，形成高溫溫度場。6.根據(jù)權利要求1所述采用導光纜傳輸聚集光束的太陽能集熱系統(tǒng)，其特征在于，所述吸熱器(25)布置于場地中央地面而非高塔之上，各個弧面聚光鏡(21)布置于吸熱器(25)的周圍。7.根據(jù)權利要求1所述采用導光纜傳輸聚集光束的太陽能集熱系統(tǒng)，其特征在于，所述導光纜(23)的纜芯由兩層折射率不同的導光介質(zhì)組成，分別為中心介質(zhì)和包層介質(zhì)，在中心介質(zhì)與包層介質(zhì)的分界面光線會發(fā)生全反射，從而使在中心介質(zhì)內(nèi)傳播的太陽光不會因為折射而造成損耗。8.根據(jù)權利要求1所述采用導光纜傳輸聚集光束的太陽能集熱系統(tǒng)，其特征在于，所述吸熱器(25)為由吸熱器外殼(2)和吸熱器內(nèi)殼(6)組成的雙層結(jié)構(gòu)，吸熱器外殼(2)內(nèi)壁與吸熱器內(nèi)殼(6)外壁之間形成外腔室(10)，吸熱器內(nèi)殼(6)中形成內(nèi)腔室(11)，吸熱器內(nèi)殼(6)的底端通過入口導流管(13)向下伸出吸熱器外殼(2)外，作為冷工質(zhì)入口(9)，吸熱器內(nèi)殼(6)的頂端通過出口導流管(5)向上伸出至吸熱器外殼(2)外，作為熱工質(zhì)出口(4)，承光頭(8)安裝在吸熱器外殼(2)外部，通過承光頭(8)將導光纜(23)傳輸而來的匯聚太陽光接引至外腔室(10)，并由吸熱器內(nèi)殼(6)外壁面主要吸收太陽光轉(zhuǎn)化高溫熱能并加熱工質(zhì)。9.根據(jù)權利要求8所述采用導光纜傳輸聚集光束的太陽能集熱系統(tǒng)，其特征在于，所述吸熱器外殼(2)的外壁面敷設保溫層(I)，內(nèi)壁面敷設反光層(3)，吸熱器內(nèi)殼(6)的外壁面敷設吸熱涂層(7)，吸熱器內(nèi)殼(6)中設置有肋板和擾流板(12)。10.根據(jù)權利要求8或9所述采用導光纜傳輸聚集光束的太陽能集熱系統(tǒng)，其特征在于， 當被加熱工質(zhì)為不透明介質(zhì)，則在入口導流管(13)和出口導流管(5)位于外腔室(10)的部分上不開孔，被加熱工質(zhì)從入口導流管(13)進入內(nèi)腔室(11)，在內(nèi)腔室(11)被加熱后經(jīng)出口導流管(5)流出； 當被加熱工質(zhì)為透明介質(zhì)時，則在入口導流管(13)和出口導流管(5)位于外腔室(10)的部分上開孔，被加熱工質(zhì)一部分從入口導流管(13)進入內(nèi)腔室(11)，同時另一部分從入口導流管(13)上的孔進入外腔室(10)，工質(zhì)在內(nèi)腔室(11)和外腔室(10)同時受熱，最終在出口導流管(5)混合并流出。
【專利摘要】本實用新型提出一種采用導光纜傳輸聚集光束的太陽能集熱系統(tǒng)，可進行大規(guī)模太陽光聚集并在吸熱器內(nèi)部形成高溫溫度場用來加熱工質(zhì)；該集熱系統(tǒng)主要由弧面聚光鏡、導光頭、導光纜、承光頭和吸熱器組成；弧面聚光鏡將平行的太陽光聚集在自身的焦點上，經(jīng)由導光頭將聚集光線引入導光纜，利用全反射原理，光線經(jīng)由導光纜傳輸至安裝在吸熱器上的承光頭，經(jīng)由承光頭將光線引至吸熱器內(nèi)部腔室；數(shù)量眾多的弧面聚光鏡組成陣列，每一臺弧面聚光鏡匯聚的太陽光都通過一條導光纜傳輸至吸熱器內(nèi)部腔室，所有導光纜末端輸出的光線在吸熱器內(nèi)部疊加并照射在工質(zhì)和內(nèi)壁面上形成高溫，流動的工質(zhì)被加熱后將熱量帶出，實現(xiàn)太陽能集熱利用，尤其適用于太陽能集熱發(fā)電廠。
【IPC分類】F24J2/38, F24J2/06, F24J2/46, F24J2/10
【公開號】CN205373087
【申請?zhí)枴緾N201620007562
【發(fā)明人】陳新明, 閆姝, 史紹平, 王保民, 許世森
【申請人】中國華能集團清潔能源技術研究院有限公司, 中國華能集團公司
【公開日】2016年7月6日
【申請日】2016年1月4日